CN201562991U - 铅酸蓄电池分时断续压控充电器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种通过时段自动控制，适当地切换铅酸蓄电池的充电工况，从而防止过充或热失控，达到节省能源、电池延寿目标的铅酸蓄电池分时断续压控充电器。属于电工电子设施。本实用新型由电源、时段控制装置、时长组合切换开关、充电开关驱动元件、传统充电部件电连接组成，其中的时段控制装置包含可控多段定时电路，经充电开关驱动元件控制传统充电部件、使之对铅酸蓄电池分时段提供大电流充电、自动恢复间歇、浮充电、备用充电的对应能量。本实用新型采用可控分时段原理补充传统的压控、温控技术，尤其适用于电动车蓄电池的充电。由实验数据和现场经验确定充电过程中各阶段的最佳时长，对铅酸蓄电池进行大电流充电、间隙恢复、浮充电、备用间隙浮充等自动切换。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种通过时段自动控制，适当地切换铅酸蓄电池的充电工况，从而防止过充或热失控，达到节省能源、电池延寿目标的铅酸蓄电池分时断续压控充电器。属于电工电子设施。
背景技术
铅酸蓄电池迄今仍是大功率移动供电的主要能源，而欠电、过充则是造成此类电池提前失效报废的重要原因。现有技术对铅酸蓄电池采用压控+温控的模式，在汽车修配厂、矿山和家庭(电单车、电瓶灯等)则仅用压控模式，来切换充电的大电流-浮充工况。这对新电池、备用或小功率输出电池的充电效果尚可满足要求，但对其它状况的铅酸蓄电池则会造成容量下降、电液蒸发、热失控或过充，甚至将电池损坏报废。
对旧电池、免维护铅酸蓄电池等进行的试验和大量实际应用均证明：(1)持续进行大电流充电难以达到规定的端电压，从而使“压控”无效；长时间的大电流充电不仅浪费能源，而且使得电池升温超标，加速电液蒸发、极板弯曲短路。(2)持续浮充不仅浪费能源，而且使得极板的反应层过氧化、导致输出功率明显下降。(3)电池温度超标时，电液蒸发、极板受损均已经发生，“温控”明显属于事后弥补的措施。且在大多数汽车修配厂、矿山和家庭的充电器上并未使用温控装置，因此常常出现蓄电池充电至烫手、而端电压仍未达标的状况。
过充电阶段有大量气体析出，直接冲击(气蚀)正极板、并使其上的活性物质加速脱落；此外，正极板栅合金也由于严重的阳极氧化而腐蚀。铅酸蓄电池的电液温度过高，将使负极板硫化而致使容量损失并降低寿命。电液蒸发后酸浓度增加，导致电池的自放电和板栅的腐蚀加速，促使二氧化铅松散脱落。
一方面，现有技术由电池端电压控制切换、长期持续浮充，造成了大量不必要的电能浪费；另一方面，温控切换滞后于化学反应，压控切换却常常失效，导致了大量的蓄电池提前报废。
发明内容
本实用新型的目的在于克服上述现有技术，发明一种在符合充-放电曲线的前提下，对铅酸蓄电池的充电过程实施多时段控制，用以解决电池过充或热失控等难题，明显延长电池寿命且节省充电能量的分时断续压控充电器。
本实用新型是通过下列结构完成发明目的：铅酸蓄电池分时断续压控充电器由电源(1)、时段控制装置(2)、时长组合切换开关(3)，充电开关驱动元件(4)、传统铅酸蓄电池充电部件(5)和导线电连接组成，其中的时段控制装置(2)包含可控多段定时电路、各时段的长度可以调节，经充电开关驱动元件控制传统充电部件，使之对铅酸蓄电池分时段提供大电流充电、自动恢复间歇、浮充电、备用充电的对应能量。
时段控制装置(2)中的可控多段定时电路采用机械定时器、NE555集成块或其它定时电子元件、门电路均可构成；各时段的时长调节由机械开关或电子开关切换组合；充电开关驱动元件采用电磁继电器、或光电耦合元件、功率放大器构成；时段控制装置(2)由电池、或者线性、开关稳压电源，或者直接从传统充电部件中引出提供能源；电源、时段控制装置、继电器、传统铅酸蓄电池充电部件可封装在同一个壳罩之中。
时段控制装置(2)采用带多段可调定时软件的单片机，单片机的I/O端口经充电开关驱动元件控制传统充电部件、使之对铅酸蓄电池分时段提供大电流充电、自动恢复间歇、浮充电、备用充电的对应能量。
单片机可采用MCS-51系列中带有内部定时器的89C51；充电开关驱动元件可采用2路光电耦合元件控制电磁继电器，此2路互锁并分别从传统充电部件输出大电流充电或浮充电的对应能量；控制装置的电源可直接从传统充电部件中引出，并选用中山市达华电子厂生产的DHA-1-5型开关稳压元件降压后提供；传统充电部件可选用上海市领瑞有限公司生产的JX-H-36型铅酸蓄电池充电器。
本实用新型由电源、时段控制装置、时长组合切换开关、充电开关驱动元件、传统充电部件电连接组成，其中的时段控制装置包含可控多段定时电路，经充电开关驱动元件控制传统充电部件、使之对铅酸蓄电池分时段提供大电流充电、自动恢复间歇、浮充电、备用充电的对应能量。
本实用新型采用“分时断续压控充电”方案，在符合铅酸蓄电池基本充电规律的前提下解决了上述难题。
多次重复实验和实际应用均表明：
(1)只要电液未完全干枯(或补充电液)且极板无破损，使用适当的“断续大电流充电”方式就能使端电压达标，能避免热失控或过充、且对蓄电池无损伤。
(2)蓄电池的端电压达标后使用适当的“断续浮充”方式，不仅节省了充电能量，而且能有效活化电池极板的反应层，从而提高和保持了蓄电池的输出功率。
为达到上述目标，本实用新型采用“分时断续压控充电”的技术方案，其中“压控”由传统充电部件实现，“时控”包括以下列2种模式4段控制：
1.使用模式，主要解决电池过充、热失控和电能浪费问题。①额定大电流充电至蓄电池的端电压达标、或者到2.5小时后停止充电；②间隔0.5小时后再浮充电1.5小时后停止；③间隔8小时后再浮充0.5小时后停止。此后自动转入“备用”模式。
2.备用模式，主要解决长期存放的电池欠电、极板氧化和电能浪费问题。每隔24小时浮充电0.5小时后停止，周而复始。
本实用新型由电源、时段控制装置、时长组合切换开关、充电开关驱动元件、传统铅酸蓄电池充电部件电连接组成，其中的时段控制装置包含可控多段定时电路，经充电开关驱动元件控制传统充电部件、使之对铅酸蓄电池分时段提供大电流充电、自动恢复间歇、浮充电、备用充电的对应能量。
若为大众商品，低端产品中的可控多段定时电路可采用机械定时器、或者NE555集成块或其它定时电子元件、门电路构成，但为了使充电器具有智能化效果、便于产品的升级换代，推荐采用带多段定时控制软件的单片机；充电开关驱动元件可采用电磁继电器、或者光电耦合元件、功率放大器等；时段控制装置的能源既可使用电池，也可使用线性或开关稳压电源，还可直接从传统充电部件中引出；电源、时段控制装置、继电器、传统铅酸蓄电池充电部件可封装在同一个壳罩之中。
若采用带多段定时软件的单片机作为时段控制装置，则单片机的I/O端口经充电开关驱动元件控制传统充电部件、使之对铅酸蓄电池分时段提供大电流充电、自动恢复间歇、浮充电、备用充电的对应能量。
本实用新型中的单片机可采用MCS-51系列中带有内部定时器的89C51；充电开关驱动元件可采用2路光电耦合元件控制电磁继电器，为避免短路互扰，此2路互锁并分别从传统充电部件输出大电流充电或浮充电的对应能量；控制装置的电源可直接从传统充电部件中引出，并选用中山市达华电子厂生产的DHA-1-5型开关稳压元件降压后提供；传统充电部件可选用上海市领瑞有限公司生产的JX-H-36型铅酸蓄电池充电器。
对较多品牌铅酸蓄电池所做的重复试验和实用均表明：本铅酸蓄电池分时断续压控充电器中提出的“断续大电流充电”方式，能够使得老旧蓄电池的端电压达标，能够避免热失控或过充、且能在节省充电能源的同时明显延长蓄电池的寿命；其中提出的“断续浮充”方式则在省电的同时有效活化了电池极板的反应层，从而提高了老旧蓄电池的输出功率。
本实用新型的有益效果是：原理清晰、效果明显，既杜绝了热失控、过充对铅酸蓄电池的致命损伤，又能改善老旧蓄电池的容量和出力，同时还避免了过充或持续浮充带来的电能浪费。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为智能化铅酸蓄电池分时断续压控充电器的组合原理框图。
图3为智能化铅酸蓄电池分时断续压控充电器的时段控制装置电路图。图3中已经包括驱动输出光电耦合元件4-1；为提高抗干扰能力，图3左侧以NE556为主体构成单片机89C51的容噪自恢复电路。
图中各标号依次表示：电源1、时段控制装置2、时长组合切换开关3，充电开关驱动元件4、传统铅酸蓄电池充电部件5，单片机2-1、时长输入光电耦合元件2-2、驱动输出光电耦合元件4-1、电磁互锁继电器4-2。
具体实施方式
如图1、图2所示，本铅酸蓄电池分时断续压控充电器由电源1、时段控制装置2、时长组合切换开关3，充电开关驱动元件4、传统铅酸蓄电池充电部件5电连接组成。其中，时段控制装置2采用了带多段可调定时软件的单片机2-1，单片机2-1的I/O端口经光电耦合元件2-2(输入)和4-1(输出)分别电连接至时长组合切换开关3、电磁互锁继电器4-2；充电各时段的控制以及充电工况的切换等均由软件实现。电源1直接从传统充电部件5中引出至DHA-1-5型开关稳压元件降压后提供，单片机2-1采用MCS-51系列中带有内部定时器的89C51，光电耦合元件2-2和4-1分别采用4N25和4N33，时长组合开关3采用KHT-2型单刀四位波段开关，继电器4-2采用直流3V驱动两对触点的SRC(4078)。传统充电部件5采用JX-H-36型铅酸蓄电池充电器。
本实用新型采用可控分时段原理补充传统的压控、温控技术，尤其适用于电动车蓄电池的充电。由实验数据和现场经验确定充电过程中各阶段的最佳时长，对铅酸蓄电池进行大电流充电、间隙恢复、浮充电、备用间隙浮充等自动切换，从而防止热失控或过充损坏，达到节省电能、电池延寿的目标。
Claims (5)
1.一种铅酸蓄电池分时断续压控充电器，其特征是：分时断续压控充电器由电源(1)、时段控制装置(2)、时长组合切换开关(3)，充电开关驱动元件(4)、传统铅酸蓄电池充电部件(5)和导线电连接组成，其中的时段控制装置(2)包含可控多段定时电路、各时段的长度可以调节，经充电开关驱动元件控制传统充电部件，使之对铅酸蓄电池分时段提供大电流充电、自动恢复间歇、浮充电、备用充电的对应能量。
2.根据权利要求1所述的铅酸蓄电池分时断续压控充电器，其特征是：时段控制装置(2)中的可控多段定时电路采用机械定时器、NE555集成块或其它定时电子元件、门电路均可构成；各时段的时长调节由机械开关或电子开关切换组合；充电开关驱动元件采用电磁继电器、或光电耦合元件、功率放大器构成；时段控制装置(2)由电池、或者线性、开关稳压电源，或者直接从传统充电部件中引出提供能源；电源、时段控制装置、继电器、传统铅酸蓄电池充电部件可封装在同一个壳罩之中。
3.根据权利要求1或2所述的铅酸蓄电池分时断续压控充电器，其特征是：时段控制装置(2)采用带多段可调定时软件的单片机，单片机的I/O端口经充电开关驱动元件控制传统充电部件、使之对铅酸蓄电池分时段提供大电流充电、自动恢复间歇、浮充电、备用充电的对应能量。
4.按权利要求1或2所述的铅酸蓄电池分时断续压控充电器，其特征是：单片机可采用MCS-51系列中带有内部定时器的89C51；充电开关驱动元件可采用2路光电耦合元件控制电磁继电器，此2路互锁并分别从传统充电部件输出大电流充电或浮充电的对应能量；控制装置的电源可直接从传统充电部件中引出，并选用中山市达华电子厂生产的DHA-1-5型开关稳压元件降压后提供；传统充电部件可选用上海市领瑞有限公司生产的JX-H-36型铅酸蓄电池充电器。
5.按权利要求3所述的铅酸蓄电池分时断续压控充电器，其特征是：单片机可采用MCS-51系列中带有内部定时器的89C51；充电开关驱动元件可采用2路光电耦合元件控制电磁继电器，此2路互锁并分别从传统充电部件输出大电流充电或浮充电的对应能量；控制装置的电源可直接从传统充电部件中引出，并选用中山市达华电子厂生产的DHA-1-5型开关稳压元件降压后提供；传统充电部件可选用上海市领瑞有限公司生产的JX-H-36型铅酸蓄电池充电器。
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